透镜和具有该透镜的照明装置制造方法
【专利摘要】本发明涉及一种用于照明装置的透镜（100），该透镜（100）包括入射面（1）、出射面（2）和连接在入射面（1）和出射面（2）之间的反射面（3），透镜包括：作为透镜的光轴的第一轴线（Z）；垂直于第一轴线并在透镜的纵向上延伸的第二轴线（Y），第一轴线和第二轴线限定出透镜的对称面（A）；以及垂直于对称面的第三轴线（X），来自光源的第一部分光线经过入射面入射、并经出射面折射以后出射形成第一光束，来自光源的第二部分光线经入射面入射、经反射面反射、并经出射面折射后出射形成第二光束，第一光束和第二光束远离于对称面的方向出射，使在垂直于对称面的横截面上看在对称面两侧预定角度范围内无出射光线。此外，还涉及一种照明装置。
【专利说明】透镜和具有该透镜的照明装置
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于照明装置的透镜。此外，本发明还涉及一种具有上述类型的透镜的照明装置。
【背景技术】
[0002]在商品销售的过程中，为了吸引顾客，商家通常将商品陈列在展示柜中，并用灯光对其进行照明，以突显商品的特色，或者利用灯箱来做出广告。通常采用灯光对展示柜中的商品或者灯箱进行照明。随着LED技术的不断发展，人们越来越多地利用LED光源来代替传统的照明设备。但是，LED光源因其本身的特性，需要对其发生的光线进行二次光学处理，为此需要为其配备光学透镜，从而满足对灯箱的照明的要求。
[0003]灯箱通常包括底面、与底面相对布置的顶面以及连接在底面和顶面之间的多个侧面，其中，透镜布置在底面上，由此使得来自光源的光线通过透镜的二次光学处理之后朝向顶面和侧面的方向上照射。然而，众所周知的是，灯箱的顶面上通常不会布置有需要进行宣传的文字或者图案，因此无需对该顶面的区域进行照明。而传统的透镜则无法避免对该区域进行照明，这导致了不必要的光损失。
【发明内容】
[0004]为解决上述技术问题，本发明提出了一种用于照明装置的透镜，该透镜能够根据灯箱照明的需要，向特定的照明区域照明，而不对无需照明的区域进行照明，从而避免了不必要的光损失。此外，本发明还提出了一种具有上述类型的透镜的照明装置，尤其是一种灯箱。
[0005]本发明的第一个目的通过一种用于照明装置的透镜由此实现，即该透镜包括入射面、出射面和连接在入射面和出射面之间的反射面，其中，透镜包括:作为透镜的光轴的第一轴线；垂直于第一轴线并在透镜的纵向延伸方向上延伸的第二轴线，其中第一轴线和第二轴线限定出透镜的对称面；以及垂直于对称面的第三轴线，其中，来自光源的第一部分光线经过入射面入射、并经出射面折射以后出射形成第一光束，来自光源的第二部分光线经入射面入射、经反射面反射、并经出射面折射后出射形成第二光束，其中，第一光束和第二光束远离于对称面的方向出射，使得在垂直于对称面的横截面上看在对称面的两侧的预定角度范围内无出射光线。通过根据本发明的透镜出射的光线形成基本上叉形的光束，也就是说，在透镜的对称面的两侧的预定区域中不存在出射光线，从而不会有光线照射到透镜的正对面的区域中，而是向透镜的两侧的区域偏转，从而实现对特定区域的照明。
[0006]根据本发明提出，入射面、出射面和反射面设计成使得在垂直于对称面的横截面上看第一光束和第二光束分别形成在对称面的两侧的光束分支。在本发明的设计方案中，由于透镜本身是相对于通过透镜中心的对称面镜像对称的，因此在透镜的一侧会有第一光束和第二光束出射，而在透镜的另一侧同样会有与第一光束和第二光束分别对称的另外的第一光束和第二光束出射。由此，第一光束之间彼此形成一个叉形的光束分支，而第二光束之间彼此也形成一个叉形的光束分支，这两个光束分支可以至少部分地重叠。
[0007]根据本发明进一步提出，照明装置具有灯罩，透镜布置在灯罩中，灯罩包括底面、与底面相对布置的顶面以及连接在底面和顶面之间的至少两个侧面，其中，透镜布置在底面上，其中，预定角度范围由顶面在第三轴线上的宽度限定。由于从透镜出射的光线远离于透镜的对称面偏转，因此实际上从透镜出射的光线需要照明的区域仅仅是灯罩的侧面的部分区域。另外，在设计根据本发明的透镜时，需要根据所应用的灯箱的尺寸来设计透镜，因此，灯罩的顶面的区域即为从透镜出射的光线所不需要覆盖的区域。
[0008]优选的是，入射面包括第一入射面部分和分别位于第一入射面部分两侧的第二入射面部分，其中，第一入射面部分和第二入射面部分限定出容纳光源的容纳腔。为了能够使得来自光源的光线都能够通过入射面进入到透镜中，有必要在透镜的底部形成一个容纳腔。实际上，透镜的入射面的第二入射面部分可以设计为垂直于光源的安装面的垂直面。
[0009]有利的是，第一入射面部分设计为使得第一部分光线通过第一入射面部分入射、并经出射面折射以后出射形成第一光束，并且第二入射面部分设计为使得第二部分光线通过第二入射面部分入射、经反射面反射并经出射面折射以后出射形成第二光束。由于来自光源的部分光线不能通过入射面和出射面直接出射，因此设置的第二入射面部分能够将该部分光线折射后偏转至反射面，并经过反射面反射至出射面，从而形成第二光束。
[0010]根据本发明提出，出射面在垂直于对称面的横截面中的走向根据以下参数确定，即透镜在第三轴线的方向上的最外侧边缘距离侧面的第一垂直距离、透镜的最外侧边缘距离侧面的待照射区域在第一轴线的方向上的底部边缘的第二垂直距离、入射面在第三轴线的方向上的边缘距离对称面的第三垂直距离、出射面的边缘距离对称面的第四垂直距离、侧面的待照射区域在第一轴线的方向上的高度、出射面的边缘距离透镜的底部的第一垂直高度以及入射面的边缘距离透镜的底部的第二垂直高度。在本发明的设计方案中，透镜的尺寸需要根据所应用的照明装置的灯罩的尺寸以及透镜与灯罩的位置关系来确定。在此，第一垂直距离、第二垂直距离、侧面的高度分别为已知量。
[0011]根据本发明进一步提出，透镜设计为，使得通过透镜出射的光线具有照射到侧面的待照射区域的底部边缘的第一边界光线和照射到待照射区域的顶部边缘的第二边界光线，其中第一边界光线与出射面的边缘处的第一法线形成第一出射角0outl，并且第二边界光线与出射面与对称面相交处的第二法线形成第二出射角Θ out2。在本发明的设计方案中，由于灯罩的尺寸是确定的，因此第一出射角Qoutl和第二出射角0out2也是确定的已知量。
[0012]有利的是，第一边界光线在透镜中与第一法线形成第一入射角0inl，其中，第一入射角Θ inl由以下公式获得，即
[0013]
【权利要求】
1.一种用于照明装置的透镜(100)，包括入射面(I)、出射面(2)和连接在所述入射面(I)和所述出射面(2)之间的反射面(3)，其中，所述透镜(100)包括:作为所述透镜(100)的光轴的第一轴线(Z);垂直于所述第一轴线(Z)并在所述透镜(100)的纵向延伸方向上延伸的第二轴线(Y)，其中所述第一轴线(Z)和所述第二轴线(Y)限定出所述透镜(100)的对称面(A);以及垂直于所述对称面(A)的第三轴线(X)，其特征在于，来自光源的第一部分光线经过所述入射面(I)入射、并经所述出射面(2)折射以后出射形成第一光束，来自所述光源的第二部分光线经所述入射面(I)入射、经所述反射面(3)反射、并经所述出射面(2)折射后出射形成第二光束，其中，所述第一光束和所述第二光束远离于所述对称面(A)的方向出射，使得在垂直于所述对称面(A)的横截面上看在所述对称面(A)的两侧的预定角度范围内无出射光线。
2.根据权利要求1所述的透镜(100)，其特征在于，所述入射面(I)、所述出射面(2)和所述反射面(3)设计成使得在垂直于所述对称面(A)的横截面上看所述第一光束和所述第二光束分别形成在所述对称面(A)的两侧的光束分支。
3.根据权利要求1或2所述的透镜(100)，其特征在于，所述照明装置具有灯罩(4)，所述透镜(100)布置在所述灯罩(4)中，所述灯罩(4)包括底面(41)、与所述底面(41)相对布置的顶面(42)以及连接在所述底面(41)和所述顶面(42)之间的至少两个侧面(43)，其中，所述透镜(100)布置 在所述底面(41)上，其中，所述预定角度范围由所述顶面(42)在所述第三轴线(X)上的宽度限定。
4.根据权利要求3所述的透镜(100)，其特征在于，所述入射面(I)包括第一入射面部分(11)和分别位于所述第一入射面部分(11)两侧的第二入射面部分(12 )，其中，所述第一入射面部分(11)和所述第二入射面部分(12)限定出容纳所述光源的容纳腔。
5.根据权利要求4所述的透镜(100)，其特征在于，所述第一入射面部分(11)设计为使得所述第一部分光线通过所述第一入射面部分(11)入射、并经所述出射面(2 )折射以后出射形成所述第一光束，并且所述第二入射面部分(12)设计为使得所述第二部分光线通过所述第二入射面部分(12)入射、经所述反射面(3)反射并经所述出射面(2)折射以后出射形成所述第二光束。
6.根据权利要求5所述的透镜(100)，其特征在于，所述出射面(2)在垂直于所述对称面(A)的横截面中的走向根据以下参数确定，即所述透镜(100)在所述第三轴线(X)的方向上的最外侧边缘距离所述侧面(43)的第一垂直距离(dl)、所述透镜(100)的所述最外侧边缘距离所述侧面(43)的待照射区域在所述第一轴线(Z)的方向上的底部边缘的第二垂直距离(d2)、所述入射面(I)在所述第三轴线(X)的方向上的边缘距离所述对称面(A)的第三垂直距离(rl)、所述出射面(2)在所述第三轴线(X)的方向上的边缘距离所述对称面(A)的第四垂直距离(r2)、所述侧面(43)的待照射区域在所述第一轴线(Z)的方向上的高度(H)、所述出射面(2)的所述边缘距离所述透镜(100)的底部的第一垂直高度(hi)以及所述入射面(I)的边缘距离所述透镜(100)的底部的第二垂直高度(h2)。
7.根据权利要求6所述的透镜(100)，其特征在于，所述透镜(100)设计为，使得通过所述透镜(100)出射的光线具有照射到所述待照射区域的底部边缘的第一边界光线和照射到所述待照射区域的顶部边缘的第二边界光线，其中所述第一边界光线与所述出射面(2)的边缘处的第一法线(NI)形成第一出射角(Θ outl)，并且所述第二边界光线与所述出射面(2)与所述对称面(A)相交处的第二法线(N2)形成第二出射角(Θ out2)。
8.根据权利要求7所述的透镜(100)，其特征在于，所述第一边界光线在所述透镜(100)中与所述第一法线(NI)形成第一入射角(Θ inl)，其中，所述第一入射角(Θ ini)
由以下公式获得，即所
9.根据权利要求8所述的透镜(100)，其特征在于，所述第二边界光线在所述透镜(100)中与所述第二法线(N2)形成第二入射角(0 in2)，其中，所述第二入射角(Θ in2)由以下公式获得，即
10.根据权利要求9所述的透镜(100)，其特征在于，所述出射面(2)在垂直于所述对称面(A)的横截面上设计为朝向所述入射面(I)弯曲的凹面或者远离于所述入射面(I)弯曲的凸面。
11.根据权利要求10所述的透镜(100)，其特征在于，所述凹面在垂直于所述对称面(A)的横截面上看由两条彼此相交的第一曲线和第二曲线构成，或者由两条彼此相交的直线段构成。
12.根据权利要求11所述的透镜(100)，其特征在于，所述第一曲线由以下公式获得，即 f(-r2)_&=0 ；f (_r2)_&=_tan θ χ? ；f (0)_&=_tan θ χ2,所述第二曲线由以下公式获得，即f (r2)_右=0 ；f (r2)_右=tan θ xl ;f’(0)_右=tan θ χ2,并且所述直线段如此构成，即所述直线段分别为所述第一曲线和所述第二曲线的各自的两个端点之间的直线段。
13.根据权利要求10所述的透镜(100)，其特征在于，所述凸面在垂直于所述对称面(A)的横截面上看由两条彼此相交的第三曲线和第四曲线构成，或者由两条彼此相交的直线段构成。
14.根据权利要求13所述的透镜(100)，其特征在于，所述第三曲线由以下公式获得，即 f(-r2)_&=0 ；f (_r2)_&=tan θ χ? ；f (0)_&=tan θ χ2,所述第四曲线由以下公式获得，即f (r2)_右=0 ；f (r2)_右=_tan θ xl ；f (0)_右=_tan θ χ2,并且所述直线段如此构成，即所述直线段分别为所述第三曲线和所述第四曲线的各自的两个端点之间的直线段。
15.根据权利要求1或2所述的透镜(100)，其特征在于，所述反射面(3)设计为全内反射面。
16.根据权利要求4所述的透镜(100)，其特征在于，所述第一入射面部分(11)在横截面上看设计成圆弧。
17.一种照明装置(200)，包括灯罩(4)，其特征在于，所述照明装置还包括根据权利要求I至16中任一项所述的透镜(100)和至少一个光源(5)，其中所述透镜(100)和所述光源(5)布置在所述灯罩(4)中。
18.根据权利要求17所述的照明装置(200)，其特征在于，所述光源(5)为LED光源(5)。
【文档编号】F21Y101/02GK103968326SQ201310040903
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2013年1月31日 优先权日:2013年1月31日
【发明者】欧智君, 迟光伟, 林晶, 其他发明人请求不公开姓名 申请人:欧司朗有限公司